Khảo sát sự tạo phức citrat của Fe(III) trong môi trường acid dùng 5-sunphosalicylic

Luận văn tốt nghiệp môi trường nghiên cứu tốt nghiệp hóa học khảo sát sự tạo phức citrat của feiii trong môi trường acid dùng 5, điều tra thực trạng, phân tích số liệu, đề xuất

• Tác giả: Phạm Thị Hương Xuân
• Người hướng dẫn: Cô Trần Thị Yến
• Trường học: Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Khảo sát sự tạo phức citrat của Fe(III) trong môi trường acid dùng 5-sunphosalicylic làm phối tử phụ trợ
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2000
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. PHẦN TỔNG QUAN
• 1.1. I- SƠ LƯỢC VỀ PHỨC CHẤT CỦA SẮT
• 1.2. II- SỰ TẠO PHỨC CỦA SẮT VỚI CÁC OXI ACID
• 1.3. III- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2. PHẦN THỰC NGHIỆM
• 2.1. I- HÓA CHẤT VÀ MÁY MÓC SỬ DỤNG
• 2.1.1. 1) HÓA CHẤT
• 2.1.2. 2) MÁY MÓC SỬ DỤNG
• 2.2. II- CÁCH TIẾN HÀNH
• 2.2.1. 1) PHƯƠNG PHÁP DÃY ĐỒNG PHÂN TỬ GAM
• 2.2.2. 2) PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CONG BÃO HÒA
• 2.3. III- THẢO LUẬN - KẾT QUẢ
• 2.4. IV- KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về sự tạo phức citrat của Fe III trong môi trường acid

Sự tạo phức citrat của Fe(III) trong môi trường acid là một chủ đề quan trọng trong hóa học phân tích. Phức chất này không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp và y học. Việc khảo sát sự tạo phức này giúp hiểu rõ hơn về tính chất của phức chất và khả năng tương tác của chúng với các phối tử khác. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc sử dụng 5-sunphosalicylic làm phối tử phụ trợ trong quá trình tạo phức.

1.1. Khái niệm về phức chất và vai trò của Fe III

Phức chất là các hợp chất được hình thành từ sự kết hợp giữa ion kim loại và các ligand. Fe(III) là một trong những ion kim loại phổ biến, có khả năng tạo phức với nhiều loại ligand khác nhau, trong đó có acid citric. Sự tạo phức này không chỉ giúp tăng cường tính hòa tan của sắt mà còn cải thiện khả năng hấp thụ của thực vật.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu phức citrat trong hóa học

Nghiên cứu về phức citrat của Fe(III) có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các phương pháp phân tích hóa học. Các phức chất này có thể được sử dụng để xác định nồng độ sắt trong các mẫu khác nhau, từ đó giúp cải thiện chất lượng sản phẩm nông nghiệp và y tế.

II. Thách thức trong việc khảo sát sự tạo phức citrat của Fe III

Khảo sát sự tạo phức citrat của Fe(III) trong môi trường acid gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là sự ổn định của phức chất trong các điều kiện khác nhau. Nồng độ acid, nhiệt độ và sự hiện diện của các ion khác có thể ảnh hưởng đến khả năng tạo phức. Do đó, việc xác định các điều kiện tối ưu là rất cần thiết để đảm bảo độ chính xác của kết quả nghiên cứu.

2.1. Ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức

pH của dung dịch có ảnh hưởng lớn đến sự tạo phức của Fe(III) với acid citric. Trong môi trường acid mạnh, khả năng tạo phức có thể tăng lên, nhưng cũng có thể dẫn đến sự thủy phân của ion sắt. Việc xác định pH tối ưu là cần thiết để tối đa hóa sự tạo phức.

2.2. Sự cạnh tranh giữa các ligand trong dung dịch

Trong dung dịch, sự hiện diện của nhiều ligand khác nhau có thể dẫn đến sự cạnh tranh trong việc tạo phức với Fe(III). Điều này có thể làm giảm hiệu suất tạo phức citrat. Nghiên cứu cần xem xét các yếu tố này để đưa ra các giải pháp hợp lý.

III. Phương pháp khảo sát sự tạo phức citrat của Fe III

Để khảo sát sự tạo phức citrat của Fe(III), nhiều phương pháp khác nhau có thể được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm phương pháp trắc quang, điện thế và chuẩn độ. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để đạt được kết quả chính xác.

3.1. Phương pháp trắc quang trong nghiên cứu phức chất

Phương pháp trắc quang là một trong những phương pháp phổ biến để xác định nồng độ của Fe(III) trong dung dịch. Bằng cách đo độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch, có thể xác định được nồng độ của phức citrat. Phương pháp này cho kết quả nhanh chóng và chính xác.

3.2. Phương pháp chuẩn độ để xác định độ bền của phức

Phương pháp chuẩn độ được sử dụng để xác định độ bền của phức citrat của Fe(III). Bằng cách thêm từ từ một dung dịch chuẩn vào dung dịch chứa phức, có thể xác định được điểm tương đương và từ đó tính toán được hằng số bền của phức chất.

IV. Kết quả nghiên cứu về phức citrat của Fe III

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng phức citrat của Fe(III) có độ bền cao trong môi trường acid. Sự tạo phức này không chỉ giúp tăng cường tính hòa tan của sắt mà còn cải thiện khả năng hấp thụ của thực vật. Các thí nghiệm cho thấy rằng nồng độ acid citric và pH của dung dịch có ảnh hưởng lớn đến sự tạo phức.

4.1. Đánh giá độ bền của phức citrat

Độ bền của phức citrat của Fe(III) được xác định thông qua các phương pháp trắc quang và chuẩn độ. Kết quả cho thấy rằng phức citrat có độ bền cao, đặc biệt trong môi trường acid với pH thấp.

4.2. Ứng dụng thực tiễn của phức citrat trong nông nghiệp

Phức citrat của Fe(III) có thể được ứng dụng trong nông nghiệp để cải thiện khả năng hấp thụ sắt của cây trồng. Việc sử dụng phức chất này giúp tăng cường sức khỏe của cây và nâng cao năng suất.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu về phức citrat của Fe III

Nghiên cứu về sự tạo phức citrat của Fe(III) trong môi trường acid đã chỉ ra rằng phức chất này có nhiều ứng dụng tiềm năng trong hóa học và nông nghiệp. Việc hiểu rõ hơn về cơ chế tạo phức và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo phức sẽ mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trong tương lai.

5.1. Tương lai của nghiên cứu phức chất trong hóa học

Nghiên cứu về phức chất sẽ tiếp tục phát triển, đặc biệt là trong việc tìm kiếm các ligand mới có khả năng tạo phức với Fe(III). Điều này sẽ giúp mở rộng ứng dụng của phức chất trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc tối ưu hóa điều kiện tạo phức và đánh giá khả năng ứng dụng của phức citrat trong các lĩnh vực khác nhau như y học và công nghệ sinh học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU Phức chất hiện diện ở khấp mọi nơi và ngày càng có nhiều ứng dụng trong kĩ thuật và đời sống. Trong hóa học phân tích: phức chất được ứng dụng để tách các chất, để định tính và định lượng, để ngăn cin sự ảnh hưởng qua lại của các chất. Trong kĩ thuật: phức chất được sử dụng làm xúc tác trong các quy trình công nghệ, được ứng dụng trong việc xử lý nước, trong mạ điện, trong công nghiệp nhuộm, thuộc da, kính màu, bột màu cho trang trí nội thất, cho công nghệ gốm sứ. Trong hóa học hữu cơ: ZIGLER (1954) và NATTA (1954 - 1956) đã tìm ra và phát triển phương pháp đùng phức chất phối trí làm xúc tác cho các phản ứng trùng hợp (xúc tác được hình thành do sự alkyl hỗa kim loại chuyển tiếp tạo thành phức alkyl) như TiCl(C2Hs)2AICl.

Sản phẩm polime thu được có cấu tạo điểu hòa lập thể thường kết tính và có nhiều tính chất cơ lý ưu việt. Trong sinh hóa: phức chất có mặt trong một số chất cơ bản của sự sống như clorophin, hemoglobin (phức của Mg và Fe), vitamin (phức của Co). - Sất là một nguyên tố khá phổ biến. Phức của sất đóng vai trò quan trọng trong đời sống cũng như trong các ngành công - nông nghiệp.

Chẳng hạn, đất có chứa các tác nhân tạo phức (như các acid citric, maleic, tactric, lactic và các acid khác) có khả năng hòa tan oxit sất, cacbonat canxi. Nhờ đó thực vật dễ dàng hút sắt và canxi trong đất. Nếu thiếu các chất tạo phức thì ngay cả trong đất giàu sắt, thực vật vẫn bị bệnh vàng lá vì các ion Fe** và Fe** tạo thành các hydroxit không tan, cây trồng không sử dụng được, với loại đất này không cần phải đưa thêm sắt mà cần đưa thêm complexon vào để chuyển sắt sang dạng tan được. Cơ thể con người đòi hỏi một lượng lớn sắt cho quá trình hoạt động sống.

Tùy giới tính mà nhu cẩu về sắt có khác nhau: đối với nam giới, mỗi ngày lượng sắt mất đi khoảng 02 g; đối với phụ nữ con số này còn lớn hơn. BỔ sung cho sự mất mát đó không phải là điểu đơn giản. UNESCO coi vấn để quan trọng nhất của sự sống là tìm ra những thứ thuốc chứa sắt mà cơ thể dé dàng hấp thụ. Có lẽ chính các phức chất mới có thể giải quyết được vấn để này.

Các nhà bác học Mỹ để nghị cho những muối phức khác nhau của s4t vào bánh mì và gạo. Các nhà khoa học Xô Viết đã diéu chế được thuốc feramit, đó là phức chất Clorua sắt với amit của acid nicotinic [Fe(CsHsCONH2)2Ch]. Vì những lý do trên phức chất trở thành để tài được nhiéu người quan tâm và việc nghiêncứu phức của sắt là một nhu cầu cần thiết. Trong điểu kiện thời gian còn hạn chế, trong luận văn này chúng tôi chỉ tiến hành nghiên cứu: “khảo sát sự tạo phức citrat của Fe(III) trong mồi trường acid.

Dùng 5 - sunfosalicilic làm phối tử phụ tro”. Ei Faden the Yin ©7102: Pham thy G mẹ Resim Lain sửa kuẩu su a 4 Land te 2 xo, L SƠ LƯỢC VỀ PHÚC CHẤT CỦA SẮT: Sất là một nguyên tố chuyển tiếp thuộc nhóm VIII B. Sắt có các trạng thái oxi hóa -2, 0, +1, +2, +3, +4, +6. Trong đó, 2 trạng thái oxi hóa thông thường là +2 và +3.

lon sắt (III) bén vì có cơ cấu bán bão hòa 3d”. Phức chất của Fe (Il) 3d”. Dung dịch nước của sắt (II) (không chứa các tác nhân tạo phức khác) chứa ion sắt hexaaquo (II) màu xanh lơ [Fe(H;O)]Ÿ". Điện thế của đôi Fe`*/ Fe?* là 0,77 V nên phân tử oxi có thể chuyển ferơ thành feric trong dung dịch acid 2Fe?*+ 2O:+2H” + 2FeTM* + H;O AE° = 0,46 V.

Trong dung dich baz, tiến trình oxi hóa vẫn xảy ra: Fe(OH),+OH -e -> 2Fe;O:. lon sdt (11) tạo một số phức chất, hầu hết chúng có cơ cấu bát diện với số phối trí là 6. Ngoài ra, còn có cơ cấu tứ diện với số phối trí là 4.|ClO, với số phối trí là 5. Cơ cấu thập nhị diện (D2h) như [Fe(1,8-napthyridin);](CIO,);.

Thường các phức chất ferơ có thể bị oxi hóa thành phức chất feric. Các hợp chất ferơ halogenur kết hợp với khí ammoniac tạo một vài hợp chất ammoniac mà chỉ số cao nhất là hexaammoniac [Fe(NH;),]*°. Các phức chất amin không bén trong nước ngoại trừ dung dịch nước bão hòa ammoniac. Với các ligan amin kiểm, nhiều phức chất bén trong dung dịch nước.

Ví dụ như etilendiamin: [Fe(H;O),]?* + en — [Fe(en)(H;O),]?* + 2H;O K= 109. Acetylaceton tổn tại hai dang ceton va enol, sắt (II) có khả năng tao phức với dang enol tao ra phức sắt acetylacetonat: 2CHs—C—=CH—G—CHy+ RẺ NI Q¿ "Saro ‘eox OH \e=o”ia ⁄ CH, "ey Các hợp chất ð - diceton tao phức bén, đó là dạng phức chất muối nội [Fe(dike)]. Phản ứng kiểm nghiệm "vòng nâu” là do oxit nitric sinh ra kết hợp với ion ferơ tạo phức chất màu nâu [Fe(H;O);NO]°". Khi thêm dung dịch potassium hexacianoferat (III) vào dung dịch nước chứa ion sắt (II) tạo thành kết tủa màu xanh turnbull.

Phức chất của Fe(III) 3d”. Một khía cạnh dé thấy nhất của ion sắt (II) trong dung dịch nước là khuynh hướng thủy giải và khuynh hướng tạo phức. Các phản ứng thủy giải: (Fe(H;O)s]** > [Fe(H;O)s(OH)]* + H* K=1032, (Fe(H;O)s(OH)]?* —› [Fe(H;O). Từ các hằng số cân bằng trên cho thấy ngay cả trong dung dịch acid có pH là 2-3 khuynh hướng thủy giải là rất lớn, để có dung dịch chỉ chứa ion Fe(III) (99%) ở dạng hexaaquo đỏ hỏng nhạt thì pH phải gần bằng 0.

Khi dung dịch đậm đặc của strontium hay Barium hidroxid được đun sôi với feric perclorat thì phức chất hexahidroxoferat (III) MĨ,[Fe(OH)«]; nhận được ở dạng bột tinh thể mau trắng. lon sắt (II) tạo một số rất lớn phức chất, hầu hết có cơ cấu bát diện với số phối trí là 6. lon sất (II) ZZ?!15XU- Cs Trin thy Yen 6 Sản van 2 .A cũng tạo vài phức chất tứ điện với 4 phối tử trong đó [FeCl] là quan trọng nhất. Ngoài ra còn có các phức tam giác (3 phối tử) như [Fe(N(SiMe;)2)s}, tháp vuông [FeCl(dtc);], [Fe(acac);C1] hoặc lưỡng tháp tam giác [Fe(N:)s]” với số phối tử là 5, cơ cấu gần như lưỡng tháp ngũ giác [Fe EDTA (H;O)} với số phối trí là 7.

Ion sắt (III) có ái lực lớn nhất với các ligand mà nguyên tố phối trí là oxigen như ion phosphat, poliphosphat và các poliol. Sự tạo thành phức với B-diceton là nguyên nhân tạo nên màu sắc đậm dùng để định tính cho ion sắt (I). lon feric tao phức với các ion halogenur. Ai lực của nó đối với F tương đối cao.

Các hằng số cân bằng tương ứng cho các phức chất cloro lần lượt là 30, 5,0,1. Trong HCI có nồng độ rất đậm đặc ion FeCl, tứ diện được tạo thành. Trạng thái tấn, các phức chất halogeno có số phối tử cao hơn, ví dụ: [FeF¿]”, [FeCl¿], [Fe;Cla]". Các phức chất với SCN có màu đỏ đậm được dùng cho phản ứng định tính và định lượng với độ nhạy lớn để xác định ion feric [Fe(SCN)s] hay [Fe(SCN)„]' có thể được trích ly trong eter, [Fe(SCN).]* tn tại dạng tỉnh thể.

Với ion cianur, ion hexaciano ferat (III) (Fe(SCN);}” tương đối ít độc hơn [Fe(CN)¿]“ và cho nhiều ion thế [Fe(CN)sX] trong đó X là H;O, NO;. điển hình là nitroprussid [Fe(CN)„NO;J?. Khi thêm dung dịch potassium tiocianat vào dung dịch có chứa ion sắt (II sẽ cho một chất màu đỏ đậm, màu này tùy thuộc vào ion [Fe(SCN),]°TM. Đây là phản ứng rất nhạy của ion sắt (II) và sự hiện diện của một lượng vết của các ion này trong dung dịch s&t (III) cũng tạo được màu đỏ.

Các trạng thái oxi hóa khác. Trạng thái oxi hóa ~2: có cơ cấu tứ diện với số phối trí là 4 như: (Fe(CO),]”, [Fe(CO)z(NO;);]. Trạng thái oxi hóa là 0: có cơ cấu lưỡng tháp tam giác với số phối trí là 5 như [Fe(CO)s], [Fe(Phs)s}, [(PhyP);Fe (CO);] hoặc cơ cấu bát diện với số phối trí là 6 như: [Fe(CO);H]”, (Fe(CO)„PPh;H]”. CsTrhi in Yen 3 án win HL ¬.

Trạng thái oxi hóa +1(3d’) có cơ cấu bát diện với 6 phối tử ví du [Fe(H;O);NO]””. Trạng thái oxi hóa +4 (3d') có cơ cấu bát diện với số phối trí là 6, ví dụ: [Fe(diars);Clạ]?° được tạo thành do sự oxi hóa ion [Fe(diars);Clạ]“ với acid nitric 15M hoặc phức [FeH,(PEth;);| nhận được bằng cách tác dụng NaBH, trên dung dich etanol của ferơ cho phức chất dihidro [FeH;(PEtPh;);]. Trạng thái oxi hóa +6 (3d?) có cơ cấu tứ diện với 4 phối tử như FeO,” tương đối bén trong baz nhưng bị phân tích trong dung dịch trung tính hay acid: 2FeO,Ÿ + 10H —› 2Fe** + 1/202 + 5H;O. SỰ TẠO PHUC CUA Fe (ID), Fe (II) VỚI CÁC OXI ACID: Thành phẩn của các muối phức của các oxi acid phụ thuộc vào pH của môi trường và trong rất nhiều trường hợp, thành phdn đó chưa được xác định.

Theo các quan điểm về cơ chế hóa học, sự tạo thành của các hợp chất phức của các oxi acid không được thống nhất, có nhiều ý kiến khác nhau cho rằng phức được tạo thành là do sự thay thế của kim loại vào nguyên tử hydro của nhóm hidroxyl hay nguyên tử hydro của nhóm cacboxyl hoặc cả hai. Một số tác giả cho rằng, trong môi trường trung tính và kiểm thì tạo được các muối phức baz của các oxi acid. Do đó, công thức của các muối phức của các oxi acid được viết khác nhau. Khi xác định độ bền so sánh các phức tacrat, citrat, malat và salisilat của sắt và nhôm [2] theo phương pháp xác định tỷ số mức độ liên kết vào phức của các ion khác nhau theo công thức: Mức độ (bậc) liên kết œ = Cà, Cà.

Dựa vào các giá trị lượng sắt và nhôm đi vào phức đã được tìm thấy và các giá trị tích số tan của oxiquinolinat sắt và nhôm các tác giả đã tính được tỉ số mức độ liên kết vào phức của sắt và nhôm dựa trên tỉ số: Ging _ Creo mong me Cy YS: CSP a me Op,_ CN. engine yo Al _ Crwore sme 1,03. E5 Cut 0 wong mac 178. 10TM Các kết quả thu được cho thấy các phức của sắt bén hơn các phức tương ứng của nhôm.

Tỉ số độ bển của các phức của sắt tăng theo chiéu tăng pH của FWHD. Cs Taths ba You SINFH. Pham the 2X, Lain 8 4. wan luận saxal dung dịch và độ bển của các hợp chất phức của sắt tỉ lệ nghịch với pH bắt đầu kết tủa hydroxyt của chúng.

Fe-Salisilat và Salisilat Các phức oxalat và citrat của Fe(II) đã được nhiều người nghiên cứu: đối với các phức oxalat thì một loạt các tác giả đã có cùng ý kiến cho rằng chúng có thành phần tương ứng với công thức [Fe(C;O,);|” có hằng cố kém bền bằng 1,4.10° ở 25°C, cũng có tác giả khác cho rằng hằng số này bằng 6,3.